我们对苹果 A13 芯片有何期待
我们距离听到有关苹果下一代芯片系统的官方消息还有很长的路要走。 A13 可能会在 9 月份发布，同时还将与它所支持的新款 iPhone 一起发布。但这些芯片的设计、制造和测试需要数年时间，对于苹果突然做出根本性改变来说太长了。无论出于何种意图和目的，A13 的设计现在可能已经确定。
通过回顾过去的 A 系列芯片，并根据我们对苹果今年将使用的制造工艺的了解进行推断，我们可以对 A13 芯片的预期有一个合理的了解。几乎可以肯定，它是苹果为 iPhone 开发的最快的 SoC，但我们到底能期望多快?
更新于 2019 年 8 月 22 日： 彭博社的文章声称苹果的 A13 将拥有新的”AMX”组件。
采用改进的 7nm 工艺打造
对于 A13，我们预计苹果将继续使用其制造合作伙伴台积电，该公司在芯片制造技术方面拥有稳固的领先地位。但台积电尚未准备好再次飞跃到新的芯片工艺节点，就像去年从 10 纳米跃升至 7 纳米一样。跃升至 5nm 可能会为 2020 年 iPhone 做好准备，但今年的型号仍将采用 7nm 工艺制造。
这并不意味着我们不能期望制造方面有任何改进。台积电有两个改进的 7 纳米工艺节点可供苹果使用。 A12 芯片使用的基础 7nm 工艺称为 N7。台积电现已准备好为其首批使用 N7+ 工艺的客户做好准备，该工艺对某些芯片层使用 EUV（极紫外）光刻。该公司声称，这将使芯片具有更好的密度（同一面积中的逻辑增加约 20%）和功效（约提高 10%）。
台积电还有一个”性能增强”的 7nm 节点，称为 N7P。它根本不使用 EUV，只是 A12 使用的 7nm 工艺的调整和优化版本。台积电表示，它可以在相同性能下降低 10% 的功耗，或者在相同功耗下提高 7% 的性能。
台积电的第二代 7nm 工艺效率更高一些，但 7nm+ 工艺明显更好。
所以N7+是更优越的台积电制造工艺，苹果通常会采用最好的量产方式来生产其芯片。我们认为 N7+ 节点很可能是苹果用于 A13 的节点。
可能是更大的处理器
A12 将苹果的晶体管数量增加到令人惊讶的 69 亿个，比 A11 的 43 亿个增加了 60%。但芯片面积约为 83mm⊃2;，比 A11（约 88mm⊃2;）小，距离苹果有史以来在 iPhone 中使用的最大芯片还很远。事实上，就面积而言，它是九年来最小的 iPhone 处理器。过去的 Apple SoC 尺寸要大得多，A5 和 A10 均超过 120mm⊃2;。
换句话说，苹果的 iPhone 芯片通常比 A12 更大，尤其是在使用与前一年相同的制造工艺生产新芯片时。保守的猜测是，A13 的尺寸将增大约 25%（约 103mm⊃2;），并且由于台积电 N7+ 工艺节点密度的增加，晶体管数量将达到约 100 亿个。这与新款 iPad Pro 中的 A12X 晶体管数量相当，但尺寸更小。
CPU性能
虽然我预计 A13 的晶体管数量与 A12X 几乎相同，但我认为苹果不会将晶体管预算花在相同的功能上；将高功率 CPU 核心数量从 2 个增加到 4 个。相反，我怀疑苹果将继续拥有两个高性能 CPU 核心和四个节能核心，将高性能核心数量从 2 个增加的外部可能性很小至 3。
苹果可能会依靠一些相对较小的架构调整以及更好的峰值时钟速度来提高 CPU 性能。毕竟，该公司的芯片已经是最快的，并且不需要花太多时间就能保住这一桂冠。
Apple 拥有业界领先的单线程性能。这种情况可能会持续下去。
近年来，苹果的单核 CPU 性能提升一直非常稳定。如果趋势保持下去，我们将看到 Geekbench 4 单核 CPU 得分约为 5,200。这让任何 Android 手机甚至大多数轻薄笔记本电脑都大吃一惊。
苹果的多核性能已经非常出色；只需进行适度的改进即可成为市场上最快的手机。
多核性能更难预测。由于设计变更允许所有低功率和高功率核心同时工作，而不是同时工作，多核性能从 A10 到 A11 实现了巨大飞跃，这一事实扭曲了趋势线。在它们之间切换。如果苹果不添加更多核心，A13 的多核性能将在 Geekbench 12,200 到 12,500 之间，仅仅是因为单个核心会变得更快。如果苹果添加第三个高性能 CPU 核心，这个数字将跃升至 15-16,000 左右。
图形性能
图形性能对苹果来说至关重要，并且在其推出，提供优质的顶级游戏。 GPU 性能有两个方面值得讨论：渲染游戏等传统 3D 场景的能力，以及使用 GPU 执行复杂非图形计算任务（如图像处理）的能力。
图形性能开始趋于稳定，如果内存带宽没有大幅提升，这种情况可能不会改变。
在过去几代 A 系列处理器中，传统图形性能一直在稳定增长。它通常受到内存带宽的限制，很少会从一年到下一年发生大的飞跃。如果这种趋势持续下去，我们预计 3DMark Sling Shot Extreme Unlimited 的得分将达到 4,500 左右。这对苹果来说是一个重大改进，但速度不如最新的高通芯片。
通过一些架构调整和更快的内存，这可以攀升至 4800 范围，在这个特定测试中快了 20%。
然而，图形计算性能还有很大的提升空间。它对 Apple 的软件比以往任何时候都更有用，因此预计会获得显着的收益。
在使用自己的 Metal API（用于图形和计算）时，苹果似乎更倾向于提高其芯片的速度。我认为这种趋势将持续下去，虽然 GPU 可能不会看到从 A11 到 A12 那样的 Metal 性能大幅飞跃，但我们可能仍会获得远远超过 25,000 的 Geekbench 4 计算分数。 p>
执行设备上的计算对于 Apple 来说至关重要 – 许多竞争对手都会上传数据在云端进行处理，而 Apple 通过确保您的数据永远不会离开您的 iPhone 来最大限度地保护您的隐私。 GPU 计算性能是其中一个非常重要的方面，看到这里 20% 的改进我不会感到震惊。
图像处理和神经引擎
我在开始这项研究时表示，我相信 Apple 将使 A13 比 A12 大 25% 左右，同时还使用一种制造工艺，使其可以将更多晶体管塞进更小的区域。最终的结果将是一款包含约 100 亿个晶体管的芯片，比 A12 增加了 40% 以上。因此，如果 CPU 和 GPU 通过微小的设计调整和时钟速度改进只能实现适度且可预测的改进，那么苹果将把所有额外的晶体管预算花在哪里呢?
我认为该公司将继续大力推动设备上机器学习和图像处理的发展。
去年，苹果对 A12 中的神经引擎的改进远远超出了预期。 A11 的神经引擎每秒可以执行 6000 亿次操作，而 Apple 使 A12 的速度提高了大约八倍，达到每秒 5 万亿次操作。我不确定今年我们是否会再次看到这么大的飞跃，但苹果很可能通过一些智能设计改进和更大的晶体管预算实现 3 到 5 倍的改进。
CPU 可能不会有太大变化，但 GPU 可能会增加到 6 个核心，并且神经引擎可能会更大。
机器学习和人工智能现在是 iPhone 体验的关键部分，应用于从拍摄更好的照片和视频到增强现实和 Siri 等各个方面。如果苹果宣布 A13 的神经引擎每秒可以执行 20 万亿次运算，我会印象深刻，但并不感到惊讶。
用于处理来自相机传感器的数据的图像信号处理器 (ISP) 是另一个难以进行基准测试的关键组件。苹果公司每年都在这方面投入巨资，不断努力使 iPhone 的摄像头成为市场上最好的。它与神经引擎和 GPU 结合使用，可以提高照片和视频质量，苹果今年无疑会再次改进它。
ISP 甚至可能是最早采用硬件来编码和解码新 AV1 视频编解码器，一种有望成功的免版税视频压缩标准当今的 HEVC、AVC 和 VP9 格式。如果您不知道这意味着什么，只需知道大多数网络视频（例如 YouTube 和 Netflix）可能会在未来几年内过渡到这种新的视频格式。它非常高效，并且不会陷入复杂的版税网络中。
AMX 是什么?
在本文最初发表很久之后，彭博社的一篇文章提到了 A13 中的一个新组件。描述如下：
芯片中有一个新组件，内部称为”AMX”或”矩阵”协处理器，用于处理一些数学繁重的任务，因此主芯片不必这样做。这可能有助于计算机视觉和增强现实，而苹果正在推动其移动设备的核心功能。
如果你问我，这听起来很像 A11 和 A12 中的神经引擎。这只是同一功能的新名称吗?为其扩展功能打造更好的品牌?或者这是完全不同的东西，一种不同类型的数学协处理单元，或者可能是我们多年来在桌面处理器上看到的一组 SIMD 指令集扩展（SSE 和 AVX）?
仍然没有 5G
虽然 iPhone 中的调制解调器不是 Apple A 系列处理器的一部分，但值得讨论的是我们今年应该期待什么。今年你会听到很多有关 5G 的消息，运营商将在今年秋天努力推动客户购买新的 5G 手机。但请不要误会：5G 还处于起步阶段。这些网络非常小且有限，并且在 2019 年仍然如此。支持 5G 的移动调制解调器仍然不是很节能。
总有一天您会获得一部 5G iPhone，但是直到 2020 年，甚至可能到 2021 年。要花那么长时间才能为 iPhone 获得可靠且节能的调制解调器，以及足够的网络覆盖范围来进行真正良好的硬件和软件测试。毕竟，苹果不仅仅向几百万早期用户销售 iPhone。新款 iPhone 预计第一年销量将超过 1 亿部，而苹果不会在网络芯片上冒险，因为这可能会带来令人不满意的用户体验。
一直有传言称苹果正在开发自己的 5G 蜂窝调制解调器，但你不应该指望它会在 2019 年甚至 2020 年出现。感谢 苹果与高通最近达成和解，我们可能预计今年的 iPhone 将专门使用高通 4G LTE 调制解调器，可能是 Snapdragon X24。这有可能实现迄今为止所有 iPhone 的最佳蜂窝性能和最广泛的网络兼容性。